Smithsonian Education – Minerais, Cristais e Gemas

Minerais: Os blocos de construção
Nascido de fluidos, calor e pressão, os minerais deslumbram-nos com as suas cores e formas de cortar a respiração e surpreendem-nos com a sua utilidade. Eles são forjados no subsolo, onde forças que estão em ação há bilhões de anos continuam a produzir mais minerais. Um mineral é um sólido natural, inorgânico (não vivo) com uma composição química específica.
Quando procuram minerais no seu próprio ambiente, os estudantes podem encontrar um único espécime mineral como o mármore, que é pura calcite. No entanto, provavelmente encontrarão rochas, que são misturas de dois ou mais minerais. O granito, por exemplo, com seus minúsculos grãos multicoloridos, é feito de quartzo, feldspato e mica.
Cristais: A forma
A maioria dos minerais ocorre naturalmente como cristais. Cada cristal tem um padrão interno ordenado de átomos, com uma forma distinta de travar novos átomos nesse padrão para repeti-lo novamente e novamente. A forma do crystaL resultante – como um cubo (como o sal) ou uma forma de seis lados (como um floco de neve) – espelha a disposição interna dos átomos. À medida que os cristais crescem, as diferenças de temperatura e composição química causam variações fascinantes. Mas os alunos raramente encontrarão no seu quintal os cristais minerais perfeitamente moldados que vêem num museu. Isto porque, para mostrar prontamente sua forma geométrica e superfícies planas, os cristais precisam de condições ideais de crescimento e espaço para crescer. Quando muitos cristais diferentes crescem perto uns dos outros, eles se unem para formar uma massa conglomerada. Este é o caso da maioria das rochas, como o granito mencionado acima, que é composto de muitos cristais minerais minúsculos. Os espécimes com qualidade de museu mostrados nas imagens aqui expostas cresceram em ambientes cômodos que permitiram que as formas geométricas se formassem desinibidas.
O arranjo interno dos átomos determina todas as propriedades químicas e físicas dos minerais, incluindo a cor. A luz interage com diferentes átomos para criar cores diferentes. Muitos minerais são incolores em seu estado puro; entretanto, as impurezas da estrutura atômica causam a cor. O quartzo, por exemplo, é normalmente incolor, mas ocorre em uma gama de cores que vai do rosa ao marrom até o roxo profundo da ametista, dependendo do número e tipo de impurezas em sua estrutura. No seu estado incolor, o quartzo assemelha-se ao gelo. Na verdade, a raiz do cristal vem da palavra grega krystallos-ice- porque os antigos gregos acreditavam que o quartzo claro era gelo congelado com tanta força que não podia derreter.
Os cientistas tipicamente descrevem os cristais como “crescendo”, mesmo que não estejam vivos. Em jardins subterrâneos, eles se ramificam e cerdas como trilhões de átomos se conectam em padrões tridimensionais regulares. Cada cristal começa pequeno e cresce à medida que mais átomos são adicionados. Muitos crescem a partir de água rica em minerais dissolvidos, mas eles também crescem a partir de rocha derretida e até mesmo vapor. Sob a influência de diferentes temperaturas e pressões, os átomos se combinam em uma incrível variedade de formas de cristais. É esta variedade e perfeição de forma e simetria que há muito atrai os cientistas para o estudo dos minerais. A simetria é um padrão regular e repetido de partes componentes. A simetria está em toda a natureza – as asas emparelhadas de uma borboleta, os whorls e pétalas de um girassol, o padrão de um floco de neve, as pernas de uma aranha – e os minerais não são excepção. Nos cristais, esses padrões repetidos ocorrem dentro da estrutura atômica básica e refletem o padrão das faces do cristal. Muitas vezes você pode ver a simetria característica de um cristal mineral a olho nu, mas se o cristal for minúsculo, então você pode precisar olhar para ele com uma lupa ou microscópio (como será demonstrado no Plano de Lição 2). Reconhecer padrões simétricos em cristais pode ser difícil no início, mas a experiência ajuda: quanto mais espécimes você olhar, mais simetria – e cristal – você vai reconhecer. Contudo, alguns espécimes não têm cristais bem formados e são difíceis até para os especialistas de classificar.